Go语言变量的生命周期

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变量的生命周期指的是在程序运行期间变量有效存在的时间间隔。对于在包一级声明的变量来说,它们的生命周期和整个程序…

变量的生命周期指的是在程序运行期间变量有效存在的时间间隔。对于在包一级声明的变量来说,它们的生命周期和整个程序的运行周期是一致的。而相比之下,局部变量的声明周期则是动态的:每次从创建一个新变量的声明语句开始,直到该变量不再被引用为止,然后变量的存储空间可能被回收。函数的参数变量和返回值变量都是局部变量。它们在函数每次被调用的时候创建。

例如,下面摘录的部分代码片段:

  for t := 0.0; t < cycles*2*math.Pi; t += res {      x := math.Sin(t)      y := math.Sin(t*freq + phase)      img.SetColorIndex(size+int(x*size+0.5), size+int(y*size+0.5),          blackIndex)  }

提示:函数的有右小括弧也可以另起一行缩进,同时为了防止编译器在行尾自动插入分号而导致的编译错误,可以在末尾的参数变量后面显式插入逗号。像下面这样:

  for t := 0.0; t < cycles*2*math.Pi; t += res {      x := math.Sin(t)      y := math.Sin(t*freq + phase)      img.SetColorIndex(          size+int(x*size+0.5), size+int(y*size+0.5),          blackIndex, // 最后插入的逗号不会导致编译错误,这是Go编译器的一个特性      )               // 小括弧另起一行缩进,和大括弧的风格保存一致  }

在每次循环的开始会创建临时变量 t,然后在每次循环迭代中创建临时变量 x 和 y。

那么Go语言的自动垃圾收集器是如何知道一个变量是何时可以被回收的呢?这里我们可以避开完整的技术细节,基本的实现思路是,从每个包级的变量和每个当前运行函数的每一个局部变量开始,通过指针或引用的访问路径遍历,是否可以找到该变量。如果不存在这样的访问路径,那么说明该变量是不可达的,也就是说它是否存在并不会影响程序后续的计算结果。

因为一个变量的有效周期只取决于是否可达,因此一个循环迭代内部的局部变量的生命周期可能超出其局部作用域。同时,局部变量可能在函数返回之后依然存在。

编译器会自动选择在栈上还是在堆上分配局部变量的存储空间,但可能令人惊讶的是,这个选择并不是由用 var 还是 new 声明变量的方式决定的。

  var global *int    func f() {      var x int      x = 1      global = &x  }    func g() {      y := new(int)      *y = 1  }

f 函数里的 x 变量必须在堆上分配,因为它在函数退出后依然可以通过包一级的 global 变量找到,虽然它是在函数内部定义的;用Go语言的术语说,这个 x 局部变量从函数 f 中逃逸了。

相反,当 g 函数返回时,变量 *y 将是不可达的,也就是说可以马上被回收的。因此,*y 并没有从函数 g 中逃逸,编译器可以选择在栈上分配 *y 的存储空间(译注:也可以选择在堆上分配,然后由Go语言的 GC 回收这个变量的内存空间),虽然这里用的是 new 方式。

其实在任何时候,并不需为了编写正确的代码而要考虑变量的逃逸行为,要记住的是,逃逸的变量需要额外分配内存,同时对性能的优化可能会产生细微的影响。

Go语言的自动垃圾收集器对编写正确的代码是一个巨大的帮助,但也并不是说你完全不用考虑内存了。虽然不需要显式地分配和释放内存,但是要编写高效的程序你依然需要了解变量的生命周期。例如,如果将指向短生命周期对象的指针保存到具有长生命周期的对象中,特别是保存到全局变量时,会阻止对短生命周期对象的垃圾回收(从而可能影响程序的性能)。

关于作者: java学习方法

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